[发明专利]一种在多用户信道中实现物理层网络编码的无线通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信领域。

背景技术

相比于有线通信，无线通信最显著的特点是其具有广播的特性，即一个发送节点发送的电磁波信号可以被多个节点同时接收到。同样地，一个接收节点也可能同时接收到来自多个发送节点发送的信号。无线通信的这种广播特性会引起信号间的相互干扰，给整个通信过程造成负面的影响。例如在传统的802.11网络中，由于存在一跳的包与另一临近跳的包在同一个业务流中碰撞的“干扰”现象，对于一个包含多跳的网络来说，它的理论吞吐量还不及单跳时的1/4。所以，在当今大多数无线通信系统的设计过程中都会尽力避免或者减少这种信号间的相互干扰。

据此蔡宁和李硕彦等人提出了网络编码(Network Coding，NC)的概念，旨在利用中间节点的计算能力对转发的数据进行混合计算，以此获得网络的信息传输能力。随着研究的进一步深入，网络编码在提高网络吞吐量、改善负载均衡、减少传输延迟、节省节点能耗等方面较传统通信显示出其优越性。

网络编码技术被认为是本世纪通信领域中的一项重大突破，它受到了国际学术界和科研机构的广泛关注，并在此基础上获得了大量的理论及应用研究成果。其中最引人注目的成果应该是Liew等人在2006年提出的物理层网络编码(Physical-layer Network Coding，PNC)。物理层网络编码的基本思想是基于网络编码在物理层的实现，即通过正确的调制解调技术实现中继节点的电磁波信号的叠加向伽罗华域数据比特流的逻辑运算的转换，从而可以得到更好的传输性能。

相比于传统传输方式和现已相当成熟的网络编码方式，物理层网络编码技术已经显现出了极大的优越性，它既获得更大的系统吞吐量增益，减少传输延迟，同时由于物理链路层传输的是合成信号，所以也提高了物理层面的机密性。这些以往技术所不能比拟的优点使得物理层网络编码技术具有广阔的应用前景。

目前对于物理层网络编码的研究大多还仅限于由三个节点组成的线性网络，涉及多个用户节点的物理层网络编码方式的研究还比较少，对于这种情况下的物理层网络编码的特性还缺乏了解。

发明内容

本发明是为了实现在含有多个用户节点但只有一个中继节点的网络中基于物理层网络编码的无线信号传输，从而提供一种在多用户信道中实现物理层网络编码的无线通信方法。

一种在多用户信道中实现物理层网络编码的无线通信方法，其特征是：含有N个用户节点且只有一个中继节点的网络中，N为大于或等于2的整数，它的无线通信方法由以下步骤实现：

步骤一、分别产生N个用户的编码比特信息S₁、S₂…S_N，并对所述N个用户的编码比特信息S₁、S₂…S_N分别进行MFSK调制，获得N个用户的调制后信号S₁(t)、S₂(t)…S_N(t)；

步骤二、将步骤一中获得的N个用户的调制后信号S₁(t)、S₂(t)…S_N(t)同时发送至中继节点R；所述中继节点R将收到的N个用户的调制后信号S₁(t)、S₂(t)…S_N(t)相加，获得和信号r_R(t)；

步骤三、中继节点R根据预设的判决规则对步骤二中获得的和信号r_R(t)进行判决，获得判决信号并将所述判决信号映射为网络编码信息S_R；

步骤四、中继节点R将步骤中获得的网络编码信息S_R进行MFSK调制，获得调制后的信号S_R(t)，并将该调制后的信号S_R(t)向N个用户广播；

步骤五、N个用户分别对中继节点广播的调制信号S_R(t)进行MFSK解调，每个用户均获得解调后的网络编码信息；

步骤六、中继节点R向N个用户广播第i个用户的调制信号；所述i为小于或等于N正整数，且i的初始值为1；

步骤七、N个用户分别对接收到的第i个用户的调制信号进行MFSK解调，获得第i个用户的编比特信息；